某低品位变质岩型磷矿的综合利用试验研究

1、2007. 9国外金属矿选矿39某低品位变质岩型磷矿的综合利用试验研究 张志强钟易水郭秀平( 国土资源部保定矿产资源监督检测中心河北保定071051)摘 要 介绍了我国华北地区某大型低品位变质岩型磷矿床矿石的性质和综合利用试验研究结果。矿石中 P2 O 5、T iO 2 和磁性铁含量分别为 41 01% 、51 00% 和 41 24% 。采用浮选、弱磁选和重选- 强磁选原则工艺流程可以对矿石中的有用矿物包括磷灰石、磁铁矿和钛铁矿等进行有效回收, 三种精矿产品的品位/ 回收率分别为 36108% / 95158% 、66111% / 29175%和 451 00% / 411 08% 。 关键

2、词 低品位磷矿 钛铁矿 磁铁矿 综合利用 浮选 重选 磁选 在露天开采的低品位矿产资源开发利用时, 主要应该考虑矿石的可选性、经济方面的合理性和对 自然环境的影响等三个方面的问题。政府已经对矿 山建设项目的 评价、环境保护和环境治理 制定了相关的规章制度。近几年来, 随着我国国民经济的高速增长, 市场对矿产资源的需求十分旺盛, 许多矿产品的价格大幅度上涨, 这种形势使得对一些低品位矿床的开发变得有利可图; 一些新型选矿设备如CCXGY 细碎的磁铁矿干式预选机、BK 系列专用筒式磁选机、脉动高梯度磁选机和高效分级 脱泥设备的出现, 为低品位矿石的开发提供了有力的保障。 所研究的低品位变质岩型磷矿

3、床位于我国华北地区, 矿石储量近亿吨, 矿体形态稳定, 埋藏浅, 开采条件好。矿石中除含磷外, 还伴生有铁、钒和钛等多种有用元素, 潜在经济价值巨大。 1矿石性质111 矿石的化学组成和矿物组成表 1 表 4 分别介绍了矿石的化学多元素分析结果、铁和钛物相分析结果以及矿物组成测定结果, 其中, 用直线法分别对有用矿物进行定量统计, 脉石矿物用目估法进行概略定量。 表1 矿石化学多元素分析结果项 目 SiO 2Al2O 3Fe2O 3M gOCaONa2OK 2O含量/ %381 24111 53191 8241 98101 0321 6311 68项 目 Ti O2P 2O 5M nOSCoV

4、 2 O 5CO 2含量/ %51 0041 0101 1701 0301 00401 1101 59表 2 矿石铁物相分析结果项 目 磁性铁 碳酸铁 赤褐铁 硫化铁 硅酸铁 全铁 含量/ %分布率/ %4124301350123116541833415701151107415232136131971001 00表 3 矿石钛物相分析结果项 目 磁铁矿中钛 含钛硅酸盐中钛 钛铁矿中钛 全钛 含量( T iO2 ) / %分布率/ %013561800155101 6841258215251 151001 00表 4 矿石的矿物体积百分含量有用矿物 含量/ %脉石矿物 含量/ %磷灰石 81 7

5、普通角闪石 30钛铁矿 81 1黑云母 20磁铁矿 11 9斜长石 15赤铁矿( 含于钛铁矿 石英 15晶体内的出溶叶片)黏土矿物 少量 金红石、黄铁矿 偶见 合计 181 7合计 8040国外金属矿选矿2007. 9 112 矿石的结构构造和有用矿物的嵌布特性矿石中的柱状、片状矿物具有定向性, 断续分布在矿石中, 构成片麻状构造。矿石中的钛铁矿、磁铁矿等呈它形晶填隙状产出, 形成它形晶粒状结构; 矿石中的磷灰石呈半自形- 自形晶嵌布于矿石中, 形成半自形- 自形晶粒状结构; 矿石中的部分磷灰石被其它矿物所包含, 形成包含结构; 在钛铁矿晶体内普遍含有沿解理方向平行分布的赤铁矿细小叶片, 叶片

6、宽度在 0100042 010042 mm 之间, 一般多在010014 mm 左右, 系固溶体分离产物, 它们形成叶片状结构。从图 1 和图 2 可以看出, 与磷灰石相比较, 钛铁矿的粒度分布范围更为广泛, 平均粒径也较粗, 矿石中的磷灰石和钛铁矿基本上呈现出均匀嵌布的特点。 大部分磷灰石呈单矿物颗粒产出, 少部分呈集合体产出, 形态较好, 呈半自形- 自形晶, 主要嵌布于其它矿物晶粒间, 部分磷灰石以机械包裹物的形式存在于普通角闪石、钛铁矿、磁铁矿等矿物中, 粒径大于 012 mm 的磷灰石含量达到了 78% 以上。 大部分钛铁矿呈粗细不等的复矿物颗粒产出, 粒径大于 012 mm 的钛铁

7、矿含量达到了 89% 以上。其连生方式有两种, 一为钛铁矿单矿物的连生, 一为与磁铁矿的连生, 它们之间的接触面较为平直, 它们与脉石矿物之间的接触面一般也较平滑。因此, 钛铁矿及其与磁铁矿的连生体与脉石矿物之间较易完全解离,图2 矿石中钛铁石粒度分布磁铁矿中。因此, 制定了浮选回收磷灰石、弱磁选回收磁铁矿和重选- 强磁选回收钛铁矿的原则工艺流程。 211 磷灰石浮选试验矿石性质研究结果表明, 矿石中的磷灰石粒度较粗, 结晶形态较为完整, 因此, 磷灰石可以在较粗的磨矿细度条件下获得单体解离, 并可获得高质量的浮选精矿。以氧化石蜡皂为捕收剂、工业水玻璃 为分散剂、工业碳酸钠为调整剂, 采用正交

8、试验的方法, 确定了磷灰石浮选工艺流程和药剂制度, 浮选温度在25 30 e 之间, 工艺流程见图 3。由表 5 的试验结果可知, 磷灰石的可浮性很好, 当磨矿细度仅为571 50% - 01 074 m m 时, 经过一次粗选一次精选, 就可以获得精矿 P2 O5 品位 361 08% 、回 收率951 58% 的理想技术指标。 但钛铁矿与磁铁矿之间由于连生关系较紧密, 故它们之间不易完全解离。大部分钛铁矿晶体内含有赤铁矿的微细出溶叶片, 显然这种赤铁矿在一般磨矿细度之下是不易解离出来的。 图 1 矿石中磷灰石粒度分布2选矿工艺试验由矿石性质研究结果可知, 矿石中需要回收的 有用元素磷、铁、

9、钛和钒分别以磷灰石、磁铁矿和钛 铁矿的形式存在, 其中, 钒以类质同像的形式存在于 图3 磷灰石浮选闭路试验流程2007. 9国外金属矿选矿41表 5 磷灰石浮选闭路试验结果产品名称 产率/ %P 2O 5 含量/ %P2 O 5 回收率/ %磷精矿 101 71361 08951 58尾 矿 891 2901 2041 42原 矿 1001 0041 041001 00212 磁铁矿选矿试验浮磷尾矿直接采用弱磁选工艺综合回收磁铁矿, 当磁场强度为 01 1 T 时, 可以获得铁含量大于66% 的优质铁精矿, 具体试验结果见表 6。 表 6浮磷尾矿综合回收钒磁铁矿试验结果产品名称产率 / %含

10、量/ %回收率/ %T FeV 2 O 5TFeV 2O 5钒铁精矿61 23661 1101 66291 75391 48尾矿831 06111 4001 069681 40581 16浮磷尾矿891 29151 2201 11981 15971 64213 钛铁矿选矿试验研究图 4 钛铁矿综合回收试验流程采用脱泥- 重选- 强磁选联合流程从弱磁选尾矿中回收钛铁矿, 试验流程和结果分别参见图 4 和表 7。对重选粗精矿进行的重砂分析、粒度分析和钛铁矿单矿物分析结果可知, 重选粗精矿中钛铁矿的单体解离度和单矿物含量分别为 93% 和 90% , 粗精矿中 - 100+ 150 目、- 150+

11、 200 目、- 200 目粒级产率分别为 181 37% 、391 89% 和 411 83%, 各粒级中T iO2 含量基本相同, 均在 44% 左右, 钛铁矿单矿物T iO2 含量仅为 471 50%。以上分析结果说明, 本次研究中的钛铁矿选矿技术指标是比较理想的。 表7 钛铁矿综合回收试验结果产品名称 产率/%T iO2 含量/ %TiO 2 回收率/ %钛精矿 41 83451 00411 08钛精矿 11 68351 86111 39尾 矿 761 5521 64381 21弱磁尾矿 831 0651 78901 683结论矿石性质研究结果表明, 该矿床矿石的结构构造比较简单, 有

12、用元素磷、铁、钒和钛分别以磷灰石、含钒磁铁矿和钛铁矿的形式存在; 磷灰石和钛铁矿均匀嵌布于矿石中, 粒度中等, 012 mm 以上的磷灰石和钛铁矿含量分别占 78% 和 89% 。通过本次研究, 证明了矿石中的有用矿物可选性能良好, 其中, 磷灰石浮选的精矿 P2 O5 品位和回收率分别为36108% 和 951 58% , 钒铁精矿的品位和回收率分别为 66111% 和 29175% , 钛精矿的品位和回收率分别为 45100% 和 41108% 。从目前钛铁矿选矿技术的进展情况和设备研发现状来看, 钛铁矿的选矿回收率尚有提高的空间, 弱磁选尾矿的高效脱泥、钛铁矿的粗选富集和精选是关键所在。

13、 ( 070907)( 上接第 43 页)表 5 用 MA- 414- 1 和丁基黄药获得的铜锌精矿闭路浮选分离试验结果产品名称 产率 / %品位/ % 或 g # t - 1回收率/ %CuZnSAuAgCuZnSAuAg铜精矿 61 9171 621 4371 441 0501 0831 9331 381 8211 1231 4锌精矿 11 761 0441 0261 321 6801 221 1441 301 411 021 7尾 矿 921 401 2201 12281 811 1111 8141 0221 4901 8791 9731 9原 矿 1001 011 4501 50291 411 31141 81001 01001 01001 01001 01001 0从表 4 数据可以看出, 在铜锌混合浮选中联合应用 MA - 414 - 1 和丁基黄药( 其用量分别为4